package com.xiaotu.stack;

import java.security.Key;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;

/**
 * 波兰计算法-后缀表达式
 *
 * @author 张晓
 * @create 2020-07-05 12:25
 */
public class PolandNotation {
    public static void main(String[] args) {


        //完成将一个中缀表达式转成后缀表达式的功能
        //说明
        //1.1+((2+3)×4)-5 => 转成 1 2 3 + 4 × 5 -
        //2.因为直接对str 进行操作，不方便，因此 先将"1+((2+3)×4)-5" =>中缀的表达式对应的List
        //即"1+((2+3)×4)-5" => ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),×,4,),-,5]
        //3.将得到的中缀表达式对应的List=>后缀表达式对应的List
        // 即：ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5] => ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,-]
        String expression = "1+((2+3)*4)-5";
        List<String> infixExpressionList = toInfixExpressionList(expression);
        System.out.println("中缀表达式对应的List=" + infixExpressionList);
        List<String> suffixExpressionList = parseSuffixExpression(infixExpressionList);
        System.out.println("后缀表达式对应的List=" + suffixExpressionList);//后缀表达式对应的List=[1, 2, 3, +, 4, *, +, 5, -]
        System.out.printf("expression=%d",calculate(suffixExpressionList));
        /*//先定义逆波兰表达式（后缀表达式）
        //(3+4)X5-6 => 3 4 + 5 × 6 - =>29
        //说明为了方便，逆波兰表达式 的数字和符号使用空格隔开
        String suffixExpression = "3 4 + 5 × 6 -";
        //思路
        //1.先将"3 4 + 5 × 6 -" =>放到ArrayList 中
        //2.将 ArrayList 传递给一个方法，遍历 ArrayList 配合栈完成计算
        List<String> list = getListString(suffixExpression);
        System.out.println("list=" + list);
        int res = calculate(list);
        System.out.println("计算的结果是=" + res);*/
    }

    // 即：ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),×,4,),-,5] => ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,-]
    //方法：将得到的中缀表达式对应的List=>后缀表达式对应的List
    public static List<String> parseSuffixExpression(List<String> ls) {
        //定义两个栈
        Stack<String> s1 = new Stack<String>();//符号栈
        //说明：因为s2这个栈，在整个转换过程中，没有pop操作，而且后面我们还需要逆序输出
        //因此比较麻烦，这里我们就不用Stack<String> 直接使用List<String> s2
        //Stack<String> s2 = new Stack<String>();//存储中间结果的栈
        List<String> s2 = new ArrayList<String>();//存储中间结果的List s2
        //遍历ls
        for (String item : ls) {
            //如果是一个数，加入s2
            if (item.matches("\\d+")) {
                s2.add(item);
            } else if (item.equals("(")) {
                s1.push(item);
            } else if (item.equals(")")) {
                //如果是右括号")" ,则依次弹出s1栈顶的运算符，并压入s2,直到遇到左括号为止，此时将这一对括号丢弃
                while (!s1.peek().equals("(")) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                s1.pop();//!!!将（ 弹出s1栈，消除小括号
            } else {
                //当item的优先级，<= s1栈顶运算符,将s1栈顶的运算符弹出并加入到s2中，再次转到（4.1）与s1中新的栈顶运算符相比较
                //问题：我们缺少一个比较优先级高低的方法
                while (s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item)) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                //还需要将item压入栈
                s1.push(item);
            }
        }
        //将s1中剩余的运算符依次弹出并加入s2
        while (s1.size() != 0) {
            s2.add(s1.pop());
        }

        return s2;//注意因为是存放到List,因此按顺序输出就是对应的后缀表达式对应的List
    }


    //方法：将中缀表达式转成对应的List
    public static List<String> toInfixExpressionList(String s) {
        //定义一个List,存放中缀表达式 对应的内容
        List<String> ls = new ArrayList<String>();
        int i = 0;//这是一个指针，用于遍历 中缀表达式字符串
        String str;//对多位数的拼接
        char c;//每遍历到一个字符，就放入到c
        do {
            //如果c是一个非数字，需要加入到ls
            if ((c = s.charAt(i)) < 48 || (c = s.charAt(i)) > 57) {
                ls.add(c + "");
                i++;
            } else {//如果是一个数，需要考虑多位数
                str = "";//先将str 置空
                while (i < s.length() && ((c = s.charAt(i)) >= 48 && (c = s.charAt(i)) <= 57)) {
                    str += c;//拼接
                    i++;
                }
                ls.add(str);
            }
        } while (i < s.length());
        return ls;//返回
    }

    //将一个逆波兰表达式，依次将数据和运算符 放入到ArrayList中
    public static List<String> getListString(String suffixExpression) {
        //将suffixExpression 分割
        String[] split = suffixExpression.split(" ");
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        for (String ele : split) {
            list.add(ele);
        }
        return list;
    }

    //完成对逆波兰表达式的运算

    /**
     * 1) 从左至右扫描，将3和4压入堆栈
     * 2) 遇到+运算符，因此弹出4和3（4为栈顶元素，3为次顶元素），计算出3+4的值，得7，再将7入栈
     * 3) 将5入栈
     * 4) 接下来是×运算符，因此弹出5和7，计算出7×5=35，将35入栈
     * 5) 将6入栈
     * 6) 最后是-运算符，计算出35-6的值，即29，由此得出最终结果
     */

    public static int calculate(List<String> ls) {
        //创建一个栈，只需要一个栈即可
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        //遍历 ls
        for (String item : ls) {
            //使用正则表达式来取出数
            if (item.matches("\\d+")) {//匹配的是多位数
                //入栈
                stack.push(item);
            } else {
                //pop 出两个数，并运算，再入栈
                int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int res = 0;
                if (item.equals("+")) {
                    res = num1 + num2;
                } else if (item.equals("-")) {
                    res = num1 - num2;
                } else if (item.equals("*")) {
                    res = num1 * num2;
                } else if (item.equals("/")) {
                    res = num1 / num2;
                } else {
                    throw new RuntimeException("运算符有误");
                }
                //把res 入栈
                stack.push(res + "");
            }
        }
        //最后留在stack中的数据是运算结果
        return Integer.parseInt(stack.pop());
    }

}

//编写一个类 Operation 可以返回一个运算符 对应的优先级
class Operation {
    private static int ADD = 1;
    private static int SUB = 1;
    private static int MUL = 1;
    private static int DIV = 1;

    //写一个方法，返回对应的优先级数字
    public static int getValue(String operation) {
        int result = 0;
        switch (operation) {
            case "+":
                result = ADD;
                break;
            case "-":
                result = SUB;
                break;
            case "*":
                result = MUL;
                break;
            case "/":
                result = DIV;
                break;
            default:
                System.out.println("不存在该运算符");
                break;
        }
        return result;
    }

}